Lo Studio Multicentrico Italiano sulle
Legionellosi: Risultati e Dati
Dipartimento di Scienze di
Sanità Pubblica
Paola Borella
Direttore Scuola di Specializzazione in Igiene e Medicina Preventiva
Università degli Studi di Modena e Reggio E.
e-mail: [email protected]
Corso di aggiornamento “La Legionella in provincia di Modena:
dati ed esperienze per minimizzare un rischio”
Modena, 27 settembre 2005
Letteratura
Editorial
Paola Borella
La Ricerca
!
MIUR - PROGRAMMI DI RICERCA SCIENTIFICA DI
RILEVANTE INTERESSE NAZIONALE
Studio multicentrico sul rischio legionellosi in Italia:
diffusione ambientale di Legionella e valutazione
della frequenza di infezione e dei suoi fattori di
rischio in alcune realtà territoriali
!
SItI – Gruppo di lavoro
“Le infezioni da Legionella”
!
Sito web
www.legionellaonline.it
Studio Multicentrico sulla Legionellosi
Milano
Torino
Modena
Bologna
Roma
NapoliBari
Unità partecipanti
Catania
Caratteristiche del microrganismo
Agente etiologico
Legionella pneumophila e altre specie di
Legionella
Attualmente si riconoscono 48 specie
suddivise in 70 distinti sierogruppi
L. pneumophila è ritenuta responsabile
di circa l’85% dei casi
L. pneumophila sierogruppo 1 è
ritenuta responsabile fino all’ 84% di
tutti i casi
Legionella spp
Benson RF and Fields BS, Classification of the genus Legionella. Semin Respir Infect 1998; 13:90-99.
Legionella nell’ambiente
" Microrganismo acquatico ubiquitario che
predilige ambienti caldi
" Si riproduce tra 25°- 45° C e a pH tra 5,5 e 8,1
" Resta in vita tra 5,7° e 63°C
" Può infettare amebe e protozoi ciliati
I serbatoi artificiali si pensa agiscano da amplificatori
o
disseminatori
del
microrganismo
assumendo
importanza per la diffusione della legionellosi
Fields BS, Benson RF, Besser RE. Legionella and Legionnaires’ Disease: 25 year of Investigation. Clinical
Microbiology Reviews 2002; 15(3):506-26.
Letteratura
Letteratura
Ruolo della flora batterica acquatica
nell’ecologia microbica di L. pneumophila
INTERAZIONI
DIRETTE
competizione e
produzione di
batteriocine
INDIRETTE
interazioni con i
protozoi
Screening su 72 ceppi di
Pseudomonadaceae:
Nei confronti dei protozoi
batteri possono:
64%
PRODUTTORI
DI
BATTERIOCINE
attive
contro L. pneumophila
#Fungere da nutrimento
⇒ favorire le legionelle
#Parassitarli ⇒ sfavorire
le legionelle
Messi P, Guerrieri E, Bondi M, Borella P. Interferenza microbica: quale ruolo nell’ecologia di
Acanthamoeba polyphaga e Legionella pneumophila? Atti del 41° Congresso Nazionale SItI “Obiettivo salute:
l’evoluzione cultuale in Europa” Genova, 20-23 ottobre 2004.
Interferenza microbica e sviluppo di
biofilm in vitro
10000000
1000000
ufc/cm2
100000
10000
1000
L.p.
L.p. + Pseudomonas aeruginosa
L.p. + Pseudomonas fluorescens
L.p. + Acinetobacter lwoffii
100
10
1
0
3
6
Tempo (giorni)
9
12
P. aeruginosa ⇒ produce PIOCINE ma non influisce su L.p.
P. fluorescens ⇒ produce una BATTERIOCINA e inibisce L.p.
A. lwoffii ⇒ non produce alcuna sostanza e promuove L.p.
Messi P, Bondi M, Marchesi I, Borella P, Guerrieri E. “Role of direct bacterial interference and biofilm in
Legionella pneumophila water ecology” Atti del 20th Annual Meeting of EWGLI, 2005
Siti di distribuzione
Docce, rubinetti, fontane,
impianti termali, idromassaggi
Sistemi di condizionamento e
umidificatori
Apparecchi per aerosol,
attrezzature per la respirazione
assistita e ossigenoterapia
Fattori favorenti la colonizzazione di
ambienti idrici artificiali
• temperatura dell’acqua
• fenomeni di ristagno/ostruzione
• incrostazioni
• presenza di alghe e amebe acquatiche
Altri fattori sospetti
• durezza dell’acqua
• altri germi e materiali biodegradabili
• situazione climatica
• vibrazioni o cambiamenti di pressione nel sistema
idrico
Fattori di rischio per l’infezione nell’uomo
• Tipo e intensità dell’esposizione
• Virulenza del ceppo: capacità di sopravvivere e moltiplicarsi
all’interno dei macrofagi
• Appartenenza a gruppi a rischio: anziani, fumatori,
diabetici, soggetti con malattie polmonari, cardiache o renali
croniche e soggetti immunocompromessi (es. trapiantati, HIV
positivi) e con prolungata degenza ospedaliera
Essendo un microrganismo opportunista la maggior parte
degli individui sani resiste alla malattia, ma i meccanismi di
protezione e/o suscettibilità sono poco conosciuti
Fonti di Infezione
● I primi casi di Legionellosi sono stati ricondotti
ad aerosol provenienti da impianti di climatizzazione
● Le infezioni più recenti sono state causate da
contaminazione di:
impianti per l’acqua potabile
apparecchi sanitari, umidificatori ultrasonici
fontane
● Numerosi clusters epidemici vengono segnalati per la
diffusione di aerosol contaminati da torri di
raffreddamento di grandi edifici
● Segnalati casi acquisiti attraverso ferite e in bambini a
seguito di parto in acqua
Obiettivi dello studio
Multicentrico Italiano
• Studiare la diffusione ambientale del microrganismo indagando
sui fattori legati alla colonizzazione e verificare l’efficacia dei
sistemi di bonifica.
• Stimare la prevalenza di legionellosi su un numero consistente
(circa 5.000) di polmoniti comunitarie e nosocomiali in pazienti
ricoverati negli ospedali partecipanti.
• Approfondire le conoscenze sui fattori di rischio della malattia e
sulle fonti di infezione nei casi individuati.
Suggerire, alla luce dei risultati acquisiti, idonee e
innovative strategie di prevenzione e controllo
Gruppo Multicentrico Italiano:
STUDIO AMBIENTALE
" Analisi di campioni di acqua calda sanitaria in
abitazioni, alberghi ed ospedali
" Studio dei fattori di rischio: compilazione di un
questionario sulle caratteristiche degli edifici,
degli
impianti
idrici
e
dell’acqua
di
approvvigionamento
" Eventuale adozione di misure di bonifica con
verifica dell’efficacia nel breve e lungo periodo
Letteratura
Contaminazione da Legionella spp nei
campioni di acqua calda domestici
Legionella
spp.
totale
L. pneum.
sgr. 1
L. pneum.
sgr.
2-14
Legionella
spp.
33/146
(22,6)
6/33
(18,2)
19/33
(57,6)
8/33
(24,2)
1,17 x 103
0,96 x 103
0,94 x 103
2,30 x 103
1- 9,9 x 102
15/33 (45,4)
3/6 (50,0)
9/19 (47,4)
3/8 (37,5)
103- 9,9 x 103
15/33 (45,4)
3/6 (50,0)
8/19 (42,1)
4/8 (50,0)
3/33 (9,2)
0/6 (0,0)
2/19 (10,5)
1/8 (12,5)
Positivi n(%)
Carica (ufc/l)
Media
geometrica
Categorie
n (%)
≥ 104
Fattori di rischio associati alla contaminazione
da Legionella negli impianti idrici domestici
(Regressione logistica multipla)
Legionella spp
presente/assente
OR (95% IC)
Sistema di riscaldamento centralizzato
4,88 (1,61-14,76)
Distanza dal serbatoio >10 metri
4,55 (1,55-13,33)
Vetustà impianto >10 anni
3,68 (1,25-10,82)
Zn >100 microgrammi/litro
4,49 (1,52-13,30)
Cu >50 microgrammi/litro
0,08 (0,01-0,97)
P.Borella et al. Risk factors associated with the presence of legionellae in domestic hot waters.
Emerging Infectious Disease, 2004, 10 (3): 457-64.
Distribuzione di Legionella in rapporto al tipo
di impianto di riscaldamento dell’acqua
Letteratura
Distribuzione di Legionella e
Pseudomonas negli alberghi
Legionella spp.
Pseudomonas spp.
Hotels
n (%)
Total samples
n (%)
Hotels
n (%)
Sampled points
n (%)
Total
30/40 (75.0%)
72/119 (60.5%)
18/40 (45.0%)
33/119 (27.7%)
Milan
4/5 (80.0%)
11/17 (64.7%)
1/5 (20.0%)
3/17 (17.6%)
Modena
7/10 (70.0%)
12/22 (54.5%)
8/10 (80.0%)
14/22 (63,6%)
Bologna
7/10 (70.0%)
28/44 (63.6%)
7/10 (70.0%)
12/44 (27.3%)
Naples
3/5 (60.0%)
6/16 (37.5%)
2/5 (40.0%)
4/16 (25.0%)
Bari
9/10 (90.0%)
15/20 (75.0%)
0/10 (0.0%)
0/20 (0.0%)
χ2(P)
2.13 (ns)
5.93 (ns)
16.97 (<0.002)
22.75 (<0.001)
Caratteristiche della contaminazione
da Legionella negli alberghi
Legionella
spp.
total
Legionella
pneumophila
sg 1
Legionella
pneumophila
sg 2 to 14
Unknown
Legionella
spp.
Positive samples
n. (%)
72/119 (60.5%)
33/119 (27.7%)
41/119 (34.5%)
11/119 (9.2%)
≥103 CFU liter-1
n. (%)
45/72 (62.5%)
25/33 (75.8%)
20/41 (48.8%)
10/11 (90.9%)
≥104 CFU liter-1
n. (%)
14/72 (19.4%)
9/33 (27.3%)
4/41 (9.7%)
3/11 (27.3%)
1.9 x 103
2.7 x 103
1.1 x 103
4.3 x 103
Count*
(CFU liter-1)
Geometric mean
(*) only positive samples
Tipizzazione con metodo PFGE: dendrogramma
ricavato dall’analisi di macrorestrizione
Dice (Tol 1.0%-1.0%) (H>0.0% S>0.0%) [0.0%-100.0%]
100
90
80
70
60
50
40
30
sg 1
sg 2
sg 3
sg 4
sg 5
sg 6
sg 7
sg 8
sg 9
sg 10
sg 11
sg 12
sg 13
sg 14
sg 15
serogroup
PFGE
MO
Ho q-2
1
MO
Ho q-4
1
MO
Ho q-5
1
MO
Ho q-1
6
MO
Ho q-3
6
BO
Ho m-1
1
BO
Ho l-1
3
MO
Ho l-1
6
MO
Ho m-1
6
BO
Ho j-1
3
BO
Ho j-2
6
MO
Ho p-1
9
BO
Ho k-1
1
BO
Ho i-1
1
MO
Ho l-2
1
MO
Ho r-2
6
MO
Ho r-1
9
MO
Ho n-1
6
MO
Ho o-1
6
MO
Ho s-1
9
NA
Ho e-1
1
BO
Ho n-1
3
Nessuna similarità genetica negli isolati raccolti in diversi hotel
Fattori di rischio per la contaminazione degli
alberghi - Regressione logistica multipla
Legionella spp
totale
L.pneumophila
sg 1
L.pneumophila
sg 2 to 14
Pseudomonas spp
Fattori
favorenti
Fattori
protettivi
VETUSTÀ
ALBERGO
RAME
TEMP > 60°C
CLORO LIBERO
DUREZZA
VETUSTA
ALBERGO
SOSTANZE
ORGANICHE
CLORO LIBERO
Fattori di rischio aggiuntivi nelle strutture
turistiche
Particolarità delle strutture turistiche
- soggiorni brevi, variabilità nell’uso in base alla stagione
- consumo di acqua concentrato in certe ore del giorno e
notte (calo della temperatura dell’acqua)
- la qualità dell’acqua erogata può variare e dovrebbe
essere monitorata più frequentemente
- in bassa stagione, scarso consumo o albergo chiuso con
possibile ristagno che facilita la formazione di biofilm
- sistema di distribuzione dell’acqua complesso (ogni
stanza ha il bagno) con percorsi lunghi dal sito di
distribuzione ai rubinetti
- scarsa conoscenza del problema da parte del personale
dei servizi tecnici dell’hotel
Contaminazione degli ospedali
Ospedale
Campioni
positivi
N (%)
MinimoMassimo
ufc/l
A (Nord)
15/46 (32,6)
1,0 × 102 – 3,7
× 104
B (Nord)
13/17 (76,4)
40 - 9,5 × 105
C (Nord)
30/32 (93,7)
2,0 × 102 – 1,0
× 105
D (Centro)
12/64 (18,7)
20 - 90
E (Sud)
24/31 (77,4)
1,0 × 102 – 1,0
× 105
F (Sud)
1716/2642 (64,9)
2,0 × 102 – 4,0
× 104
Sorveglianza ambientale nell’Azienda
Ospedaliera Policlinico di Modena
• raccolti campioni di acqua calda sanitaria dai reparti a
rischio (Rianimazione, Centro trapianti, Oncoematologia
Pediatrica, Neonatologia, Pneumologia, ecc.)
• sono stati raccolti campioni di base prima del
trattamento di disinfezione (iperclorazione con 70 ppm
di ipoclorito di sodio)
• i prelievi sono stati ripetuti dopo 7-15 giorni, 2-4 mesi
e 6 mesi dall’iperclorazione
Da Marchegiano P, Marchesi I, Borella P et al, Sorveglianza clinico-epidemiologica ed ambientale della
legionellosi in ambito ospedaliero. Congresso Nazionale ANMDO,Sorrento, 23-25 settembre 2004
Contaminazione da Legionella
prima della bonifica
• Più del 70% dei campioni di base era contaminato da
L. pneumophila, tra 40 e 950.000 ufc/l.
• La maggior parte dei campioni positivi era contaminato
dai sg 7-14, seguiti dai sg 2-6 mentre il sg 1 era
pressochè assente.
• Oltre il 60% dei campioni
concentrazione di 104 ufc/l
positivi
superava
la
Dopo il trattamento
• subito dopo l’iperclorazione sono state rinvenute cariche
notevolmente ridotte, anche se 1 solo campione si è
negativizzato
• si è registrato un aumento del numero di campioni
positivi per il sierogruppo 1, presente solo in un campione
prima della disinfezione
• dopo 6 mesi le concentrazioni di Legionella sono
risultate sovrapponibili o addirittura più elevate rispetto ai
campioni di base
Sorveglianza clinica
Nonostante la contaminazione del
sistema idrico e il suo perdurare
dopo i trattamenti di disinfezione
nessun
caso
di
legionellosi
nosocomiale è stato registrato tra i
pazienti che hanno contratto la
polmonite durante il ricovero
ospedaliero nel periodo dello
studio
Considerazioni
Legionella spp è un germe acquatico che trova il
suo habitat ideale negli ambienti caldo-umidi, è
capace di sopravvivere in condizioni sfavorevoli agli
altri germi (temperatura elevata, presenza di
biocidi, ecc.) e si moltiplica in nicchie ecologiche
particolari (amebe e altri protozoi, biofilm).
Per questo, si ritrova spesso, ed in concentrazioni
elevate, nell’acqua calda sanitaria di case, alberghi,
campeggi, centri sportivi, ospedali, case di riposo,
ecc, oltre che nelle torri di raffreddamento degli
impianti di condizionamento di grandi edifici e in
ogni situazione in cui l’acqua ristagna a
temperatura di almeno 25°C.
Considerazioni
L’infezione è un evento frequente, dai nostri
dati circa il 10% della popolazione generale
possiede anticorpi verso i ceppi più frequenti
nell’ambiente, ma fortunatamente la comparsa
di malattia rimane un fenomeno raro, di solito
associato a condizioni di immunodepressione,
in soggetti non più giovanissimi,
prevalentemente maschi che fumano e
assumono alcolici, eventualmente affetti da
patologie cronico-degenerative.
STUDIO EPIDEMIOLOGICO
!
Sorveglianza attiva con ricerca dei casi di
legionellosi comunitaria e nosocomiale tra i
pazienti ricoverati affetti da polmonite
!
Ricerca dell’antigene urinario di L.pneumophila
ed, in caso di positività, isolamento colturale da
escreato e sieroconversione come conferma della
diagnosi
!
Reclutamento dei soggetti di controllo (1 sano e
1 con polmonite per ogni caso comunitario) per
indagare sui fattori di rischio per la legionellosi
P.Borella et al. Environmental diffusion of Legionella spp and legionellosis
frequency among patients with pneumonia: preliminary results of a multicentric
Italian survey. Ann.Igiene 2003
Gruppo Multicentrico Italiano
Ospedali partecipanti
• Policlinico di Modena
• Ospedale “Le Molinette” di Torino
• Ospedale “San Raffaele” di Milano
• Policlinico “S.Orsola” di Bologna
• Policlinico “Agostino Gemelli” di Roma
• Policlinico di Napoli
• Policlinico di Bari
• Ospedale “Vittorio Emanuele II” di Catania
Risultati relativi a tutti gli ospedali
partecipanti - Anni 2001-2
• Su 2287 polmoniti sorvegliate sono stati
riscontrati
89 casi di legionellosi
con una frequenza pari al 3,89%
• 59 casi e 117 controlli sono stati reclutati per
lo studio caso-controllo
P. Borella et al. The Italian multicentric study on legionnaires’ disease: active surveillance to
detect cases and investigation on risk factors. 19th EWGLI Meeting Chamonix 15-18 May 2004
V.Romano-Spica et al. Genetic polymorphisms as susceptibility factors to Legionella pneumonia.
19th EWGLI Meeting Chamonix 15-18 May 2004
Valutazione economica della sorveglianza
clinica sui casi comunitari e nosocomiali
Diagnosi con test urinario, solo costi vivi
Stima dei costi addizionali per la diagnosi:
200 - 260 euro x ogni paziente diagnosticato
" Stima dei costi aggiuntivi per un ospedale di 800
posti letto:
4-5.000 euro/anno, dei quali
1.000 euro/ anno per i casi nosocomiali
P.Borella et al. (1999) Surveillance of legionellosis within a hospital in northern
Italy. May 1998 to September 1999. Eurosurveillance 4:118-20.
Considerazioni
La sorveglianza attiva condotta in sei
ospedali ha permesso di individuare circa
80 casi l’anno, con una prevalenza di
circa il 4% tra i casi ricoverati, e dimostra
l’importanza di un attento monitoraggio
clinico per riconoscere le polmoniti da
Legionella
Considerazioni
Includere la legionellosi nella
diagnosi differenziale dei pazienti
affetti da polmonite è un metodo
efficace per riconoscere sia i casi di
origine nosocomiale che quelli
comunitari.
I costi aggiuntivi sono limitati e la
diagnosi tempestiva riduce il rischio
di morte dei pazienti.
Considerazioni
Il rischio di contrarre la malattia dipende dalla modalità ed
intensità dell’esposizione, anche se la concentrazione minima
infettante non è conosciuta, ma anche dalla specie e/o dai
sierogruppi, la cui diffusione varia secondo la capacità di
ciascun ceppo di sopravvivere in determinate condizioni
ambientali.
La virulenza del ceppo è così importante che l’80-90% dei casi
è associato all’esposizione a L. pneumophila sg 1, 3 e 6,
nonostante che questi sierogruppi non siano i più diffusi
nell’ambiente.
Il problema è di particolare interesse per le strutture sanitarie,
perché la maggior parte di loro risultano contaminate, ed il
paziente ricoverato è solitamente un soggetto a rischio di
ammalarsi, anche in forma grave, con elevato rischio di morte.
Considerazioni
Chiunque si trovi a gestire il controllo della contaminazione
ambientale da legionella e la prevenzione della malattia
dei legionari, dovrebbe farlo seguendo alcune
raccomandazioni:
a) lavorare in equipe coinvolgendo tutte le figure
interessate: dall’impiantista al tecnico ambientale,
dall’infermiere al medico clinico, dal microbiologo al
medico di sanità pubblica, includendo eventualmente
gli esperti universitari del settore;
b) verificare la situazione ambientale della struttura,
studiando con attenzione le caratteristiche
dell’impianto, i parametri chimico-fisici e batteriologici
dell’acqua, e in presenza di contaminazione capirne la
dinamica e individuare i punti critici del sistema;
Considerazioni
c) valutare il rischio per le persone esposte sia in rapporto alla
virulenza dei germi contaminanti che alla numerosità dei
fruitori della struttura e alle loro condizioni di salute;
d) decidere le soluzioni da adottare dopo una attenta
quantificazione del costo-beneficio, tenendo presente che
gli interventi di bonifica ambientale non sono generalmente
sufficienti a tenere sotto controllo il rischio di infezione, per
cui occorre mettere in atto un complesso di attività di
prevenzione, tra cui la manutenzione degli impianti, la
formazione del personale sanitario, l’istituzione di una
sorveglianza clinica, mirata all’individuazione precoce dei
casi.
Considerazioni
E’ pericoloso ignorare il problema, così come
creare allarmismo alla comparsa di un caso
o di un cluster epidemico.
Tutti gli esperti concordano che le strutture
sanitarie che decidono di affrontare il
problema isolando le legionelle dall’ambiente
e individuando i casi dovrebbero essere
“premiate” per il contributo che forniscono
alla conoscenza del problema, piuttosto che
esposte alla pubblica riprovazione da parte
della stampa e dei media in generale.
Considerazioni
Il Gruppo Multicentrico Italiano di Studio sulle
Legionellosi, grazie alla collaborazione di grandi
ospedali dislocati in tutta la penisola, dei
gestori degli alberghi, degli operatori dei servizi
di Sanità Pubblica, della popolazione in genere,
ha potuto raccogliere in quattro anni di attività
molti dati e informazioni preziose sulla
diffusione di legionella nelle strutture italiane,
sulle caratteristiche molecolari dei ceppi isolati,
sulla prevalenza dell’infezione e della malattia,
sui fattori di rischio per l’infezione.
Ringraziamenti
Si ringraziano tutti coloro che hanno dato un contributo alla
realizzazione del progetto:
● Gruppo di Lavoro del Dipartimento di Scienze di Sanità
Pubblica- Università di Modena e Reggio E.
● Direzione Sanitaria, medici, capisala, infermieri, e personale
tecnico dell’Azienda Universitaria Policlinico di Modena
● Medici del Servizio Igiene Pubblica Controllo Rischi
Biologici - Dipartimento di Sanità Pubblica AUSL di Modena
Per informazioni e aggiornamenti, potete
visitare il nostro sito web
www.legionellaonline.it